43877

Разработка информационной системы для оценки уровня уязвимости объектов транспортной инфраструктуры

Дипломная

Информатика, кибернетика и программирование

Обеспечение высокого уровня безопасности на железнодорожном транспорте является в настоящее время одной из первостепенных задач государства и организаций, осуществляющих железнодорожные перевозки. Если сравнить количество пассажиров и грузов, перевозимых различными видами транспорта внутри страны, то окажется, что на долю железнодорожных перевозок приходится весьма ощутимая их часть.

Русский

2013-11-08

7.1 MB

24 чел.

ИС агрегирования линейной свертки локальных критериев

Содержание

[1] Введение

[2] 1 Обследование предметной области

[3] 1.1 Безопасность на железнодорожном транспорте

[4] 1.2 Объекты транспортной инфраструктуры

[5] 1.2.1 Группы ОТИ железнодорожного транспорта

[6] 1.3 Железнодорожный мост как объект транспортной инфраструктуры

[7] 1.4 Показатели безопасности железнодорожных мостов

[8] 1.5 Описание проблемы

[9] 1.6 Постановка задачи

[10] 2 Математическое описание задачи

[11] 2.1 Формализация задачи

[12] 2.2 Линейное программирование как метод решения задачи

[13] 2.2.1 Математическое программирование

[14] 2.2.2 Задача линейного программирования

[15] 2.3 Симплекс-метод как способ решения задачи ЛП

[16] 2.4 Методика построения линейной свертки частных критериев

[17] 2.4.1 Формирование задачи ЛП в случае совместности системы

[18] 2.4.2 Формирование задачи ЛП в случае несовместности системы

[19] 3 Программная реализация ИС

[20] 3.1 Принципы создания

[21] 3.1.1 Основные требования к информационной системе

[22] 3.1.2 Подходы к созданию ИС

[23] 3.2 Проектирование интерфейса

[24] 3.3 Системная и функциональная компоненты информационной системы агрегирования линейной свертки локальных критериев

[25] 3.3 Алгоритм функционирования работы ИС

[26] 3.4 Выбор средств разработки

[27] 3.5 Описание работы ИС

[28] 3.5.1 Исходные данные

[29] 3.5.2 Вывод результатов

[29.0.1] .NET Framework 3.5

[30] 4 Экономическая часть

[31] 4.1 Введение в экономическую часть

[32] 4.2 Расчет трудоемкости проекта

[33] 4.3 Затраты на выплату заработной платы

[34] 4.4 Определение материальных расходов

[35] 4.5 Определение накладных расходов

[36] 4.6 Определение себестоимости проекта

[37] 5 Безопасность и экологичность проекта

[38] 5.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

[39] 5.2  Требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

[40] 5.3  Требования к микроклимату на рабочих местах

[41] 5.4  Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

[42] 5.5 Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах

[43] 5.6  Требования к освещению на рабочих местах

[44] 5.7  Пожарная безопасность

[45] 5.8 Обеспечение электробезопасности

[46] 5.9 Организация режима труда и отдыха при работе с ПЭВМ

[47] Заключение

[48] Список использованных источников

Введение

В последние годы в России резко снизилась безопасность на всех видах транспорта – железнодорожном, воздушном, автомобильном, речном, морском. Причин этого уже начинающего вызывать самое серьезное беспокойство в обществе явления много. Основные из них связаны (и на это прямо указывают руководители отрасли) с физическим и моральным износом всех практически элементов транспортной системы страны. Именно вследствие этого происходят участившиеся из года в год крушения, аварии, сходы пассажирских и грузовых поездов, другие техногенные катаклизмы, вызывающие причинение вреда жизни и здоровью граждан, окружающей среде, крупному материальному ущербу.

Признанным инструментом научного анализа сложных, с множеством внутренних и внешних взаимосвязей объектов различной природы являются современные методы математического моделирования, поскольку позволяют на модельном уровне формализовывать закономерности, присущие этим объектам, посредством разработки их качественных абстрактных образов. Это открывает широкие возможности в повышении эффективности вырабатываемых управляющих воздействий, поскольку при этом экспериментирование может проводиться не с «живой» системой, а с её математической моделью.

Настоящая дипломная работа посвящена разработке информационной системы, с помощью которой можно будет оценивать уровень уязвимости объектов транспортной инфраструктуры.

1 Обследование предметной области

1.1 Безопасность на железнодорожном транспорте

Железнодорожный транспорт является составной частью единой транспортной системы страны. Железнодорожный транспорт в Российской Федерации во взаимодействии с организациями других видов транспорта призван, своевременно и качественно, обеспечивать потребности физических лиц, юридических лиц и государства в перевозках железнодорожным транспортом, быть конкурентным среди других видов транспорта и способствовать созданию условий для развития экономики и обеспечения единства экономического пространства на территории Российской Федерации.

Повышение эффективности работы железных дорог во многом зависит от обеспечения безопасности движения на транспорте.

Безопасность движения на железнодорожном транспорте — комплекс организационно-технических мер, направленных на снижение вероятности возникновения фактов угрозы жизни и здоровью пассажиров, сохранности перевозимых грузов, сохранности объектов инфраструктуры и подвижного состава железнодорожного транспорта, экологической безопасности окружающей среды.

Обеспечение высокого уровня безопасности на железнодорожном транспорте является в настоящее время одной из первостепенных задач государства и организаций, осуществляющих железнодорожные перевозки. Если сравнить количество пассажиров и грузов, перевозимых различными видами транспорта внутри страны, то окажется, что на долю железнодорожных перевозок приходится весьма ощутимая их часть.

Основными причинами аварий и катастроф на железнодорожном транспорте являются: неисправности пути, подвижного состава, средств сигнализации, централизации и блокировки, ошибки диспетчеров, невнимательность и халатность машинистов. Чаще всего происходит сход подвижного состава с рельсов, столкновения, наезды на препятствия на переездах. Большинство причин, приводящих к транспортным происшествиям, связаны с физическим и моральным износом элементов железнодорожной системы страны.

1.2 Объекты транспортной инфраструктуры

Согласно статье 1 Федерального закона N 16-ФЗ "О транспортной безопасности",  объекты транспортной инфраструктуры (ОТИ)- технологический комплекс, включающий в себя железнодорожные, трамвайные и внутренние водные пути, контактные линии, автомобильные дороги, тоннели, эстакады, мосты, вокзалы, железнодорожные и автобусные станции, метрополитены, морские торговые, рыбные, специализированные и речные порты, портовые средства, судоходные гидротехнические сооружения, аэродромы, аэропорты, объекты систем связи, навигации и управления движением транспортных средств, а также иные обеспечивающие функционирование транспортного комплекса здания, сооружения, устройства и оборудование.

В состав инфраструктуры конкретно железной дороги входит множество объектов. Это станции, узлы, устройства и сооружения путевого хозяйства, (железнодорожные пути станций и перегонов, искусственные сооружения), пассажирского хозяйства (здания вокзалов, перроны, платформы, пешеходные мосты), грузового хозяйства (грузовые дворы, сортировочные горки, эстакады и т.д.), локомотивного и вагонного хозяйства (подвижной состав, депо).
Важнейшей составной частью инфраструктуры железных дорог являются
устройства СЦБ (сигнализации, централизации, блокировки), связи и автоматизированного управления железнодорожным транспортом. К ним относятся автоматическая блокировка на перегонах, электрическая централизация стрелок и сигналов, диспетчерская централизация, автоматика и телемеханика сортировочных горок и ряд других устройств. Все они регулируют движения поездов на железной дороге и обеспечивают его безопасность.

Железные дороги также требуют наличия собственных инженерных сетей. В первую очередь это сеть электроснабжения, благодаря которой возможно движение поездов на электрической тяге (одно из самых быстрых, маневренных и экологически безопасных). Оснащение современными контактными сетями и безстыковыми путями вскоре позволит наладить на многих участках российских железных дорог скоростное сообщение. В зданиях, которые обслуживают железные дороги, проведены также инженерные системы теплоснабжения, водопровода, канализации, вентиляции и целый ряд других. Также в особую группу можно выделить устройства обеспечения пожаробезопасности и защиты при чрезвычайных ситуациях.

1.2.1 Группы ОТИ железнодорожного транспорта

Рассмотрим группы ОТИ железнодорожного транспорта, различающиеся по принципу функционирования, с учетом особенностей их эксплуатации.

К первой группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

Раздельные пункты (РП) - (земляное полотно, верхнее строение пути, в том числе стрелочные переводы, вагонные замедлители и т.д., охраняемые и неохраняемые железнодорожные переезды, искусственные сооружения, кроме мостов, устройства и линии сигнализации, централизации и блокировки, строения, сооружения и помещения, в которых располагаются устройства сигнализации, централизации и блокировки; станционное оборудование сетей связи и систем автоматической коммутации, обеспечивающих технологические процессы на железнодорожном транспорте; контактная сеть на станциях, станционные здания и сооружения, в том числе погрузочно-выгрузочные места на железнодорожных станциях (стационарные платформы, рампы, площадки) и сборно-разборные (платформы, аппарели), предназначенные для погрузки и выгрузки воинских грузов, водоразборные колонки).

Здания, строения, сооружения и помещения вокзальных комплексов, расположенных совместно со станционными и другими подразделениями владельцев инфраструктуры железнодорожного транспорта.

Ко второй группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

Железнодорожные перегоны, в том числе законсервированные (земляное полотно, верхнее строение пути, искусственные сооружения (кроме мостов, путепроводов, тоннелей), устройства и линии сигнализации, централизации и блокировки, линейное оборудование сетей связи и систем автоматической коммутации, обеспечивающих технологические процессы на железнодорожном транспорте, контактную сеть на перегонах, охраняемые и неохраняемые железнодорожные переезды).

К третьей группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

Искусственные сооружения, в том числе:

  •  железнодорожные мосты (опоры, устои, пролетные строения, материалы верхнего строения пути, здания и сооружения охраны и обслуживающего персонала);
  •  путепроводы;
  •  эстакады;
  •  селеспуски;
  •  тоннели.

К четвертой группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

Отдельно  расположенные  (вне  территории  станций)  здания,   строения, сооружения и помещения вокзальных комплексов.

Объекты энергохозяйства (кроме контактной сети), в том числе:

  •  линии электроснабжения, питающие тяговые подстанции, контактную сеть, устройства сигнализации, централизации, блокировки, вычислительной техники информационных   комплексов   управления   движением   на   железнодорожном транспорте;
  •  строения, сооружения, помещения и оборудование тяговых подстанций;
  •  строения,   сооружения,   помещения   и   оборудование   трансформаторных подстанций;
    •  строения, сооружения, помещения и оборудование пунктов группировки;
      •  строения, сооружения, помещения и оборудование постов секционирования;
        •  сооружения и оборудование автотрансформаторных пунктов питания;
        •  сооружения и оборудование комплектных трансформаторных подстанций;
        •  строения, сооружения, помещения и оборудование дизельных электростанций;
      •  здания, строения, сооружения и помещения производственных участков хозяйства электроснабжения;
      •  системы и линии дистанционного управления и телеуправления устройствами электроснабжения.

Объекты водоснабжения, в том числе: водозаборные устройства, водоочистные устройства, насосные станции, сети водоснабжения, водонапорные башни.

Пункты управления и информационные комплексы управления движением на железнодорожном транспорте и системы управления перевозками, в том числе:

  •  стационарные пункты управления владельцев инфраструктуры железнодорожного транспорта и железнодорожного подвижного состава;
  •  защищенные и запасные пункты управления;
    •  строения, сооружения и помещения, инженерные системы и системы жизнеобеспечения информационно-вычислительных и диспетчерских центров;
    •  строения, сооружения и помещения, предназначенные для эксплуатации линейного и станционного оборудования сетей связи и систем автоматической коммутации, обеспечивающих технологические процессы на железнодорожном транспорте и потребность в связи;
    •  здания, строения, сооружения и помещения производственных участков хозяйства связи и информатизации, используемые при ремонте технических средств систем связи и вычислительной техники.

Отдельно расположенные объекты гражданской обороны (вне территории станций): убежища, противорадиационные укрытия.

Отдельно расположенные объекты жизнеобеспечения, в том числе котельные, больницы.

К пятой группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

Объекты вагонного хозяйства, в том числе:

  •  производственные участки, связанные с ремонтом и обслуживанием вагонов; вагоноколесные мастерские;
  •  пункты технического обслуживания вагонов, в том числе автоматизированные системы коммерческого осмотра поездов и вагонов, устройства выявления неисправностей;
  •  пункты технического обслуживания и ремонта вагонов;
  •  промывочно-пропарочные станции;
  •  пункты подготовки вагонов для перевозок;
  •  дезинфекционно-промывочные станции и пункты, пункты промывки вагонов;
  •  вагоноремонтные заводы.

Объекты локомотивного хозяйства, в том числе:

  •  основные депо (электровозные, электроподвижной состав), в том числе производственные участки текущего ремонта, пункты технического осмотра электровозов (электропоездов), пункты экипировки электровозов (электропоездов) пескосушилки, склады, устройства для постановки электровозов в ремонтные стойла и разворота секций электровозов, другие здания и сооружения и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются;
  •  основные депо (тепловозные), в том числе производственные участки текущего ремонта тепловозов, пункты технического осмотра тепловозов, пункты экипировки тепловозов, пескосушилки, склады топлива и смазочных материалов, устройства для постановки тепловозов в ремонтные стойла и разворота тепловозов, другие здания и сооружения и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются;
  •  оборотные депо (электровозные, электроподвижной состав), в том числе, пункты технического осмотра электровозов (электропоездов), пункты экипировки электровозов (электропоездов) пескосушилки, склады, устройства для разворота секций электровозов, другие здания и сооружения и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются;
  •  оборотные депо (тепловозные), в том числе пункты технического осмотра тепловозов, пункты экипировки тепловозов, пескосушилки, склады топлива и смазочных материалов, устройства для разворота тепловозов, другие здания и сооружения и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются;
  •  основные депо смешанного типа;
  •  оборотные депо смешанного типа;
  •  локомотиворемонтные заводы;
  •  электровагоноремонтные заводы.

Здания, строения, сооружения и помещения производственных участков хозяйства грузовой и коммерческой работы и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются, в том числе:

  •  контейнерные площадки, терминалы;
    •  грузовые дворы;
    •  здания, строения, сооружения и помещения производственных участков хозяйства грузовой и коммерческой работы, используемые при содержании, ремонте и эксплуатации устройств и механизмов, предназначенных для погрузки и выгрузки грузов;
    •  здания, строения, сооружения и помещения производственных участков путевого хозяйства и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются, в том числе:
    •  используемые при ремонте и эксплуатации железнодорожного пути и искусственных сооружений;
    •  используемые при ремонте и эксплуатации путевых машин;
    •  используемые при ремонте и эксплуатации механизмов и специального путевого железнодорожного подвижного состава.

Здания, строения, сооружения, помещения, устройства и оборудование пунктов дислокации восстановительных и пожарных поездов и железнодорожные пути, на которых они дислоцируются.

Здания, строения, сооружения и помещения производственных участков хозяйства сигнализации, централизации и блокировки, используемые при ремонте и эксплуатации устройств и линий сигнализации, централизации и блокировки.

К шестой группе ОТИ железнодорожного транспорта отнесены:

  •  объекты железнодорожного транспорта необщего пользования;
  •  объекты технологического железнодорожного транспорта.

В дипломном проекте более подробно рассматривается такой объект транспортной инфраструктуры железнодорожного транспорта как мост. Железнодорожный мост относится к третьей группе ОТИ.

1.3 Железнодорожный мост как объект транспортной инфраструктуры

Железнодорожный мост служит для перевода железнодорожного пути через какое-либо препятствие (водотоки, овраги и др.). Железнодорожные мосты подвержены интенсивным динамическим воздействиям; к их прочности и устойчивости предъявляются повышенные требования, обеспечивающие безопасное и бесперебойное движение по железной дороге с учётом перспективного возрастания подвижных нагрузок.

Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта на пересечении дорог в разных уровнях. Виадуки сооружают вместо высокой обычной насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий. Эстакады устраивают взамен больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и не препятствуют проезду и проходу под ними, а также на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами разлива воды.

Основными параметрами железнодорожного моста являются длина, высота, отверстие моста, грузоподъемность. Длиной моста называется расстояние между задними гранями его устоев, а высотой – расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод. Отверстием железнодорожного моста называется расстояние в свету между внутренними гранями его устоев однопролетного моста. Грузоподъемностью моста называется наибольшая нагрузка, которую он может выдержать при условии обеспечения безопасности движения поездов по железнодорожным линиям. Параметры мостов определяются шириной водной преграды, колебаниями уровня воды, заданной нормой массы поездов. Железнодорожные мосты по классификационным признакам можно подразделить на:

  1.  по числу пролетов:
  •  однопролетные; 
  •  двухпролетные; 
  •  трехпролетные;
  1.  по числу главных путей:
  •  однопутные; 
  •  двухпутные;
  •  многопутные;
  1.  по материалу:
  •  каменные;
  •  металлические;
  •  железобетонные;
  •  деревянные;
  1.  по длине:
  •  малые (до 25 м);
  •  средние (от 25 до 100 м);
  •  большие (от 100 до 500 м);
  •  внеклассные (более 500 м);
  1.  по способу передачи давления на опоры:
  •  балочные;
  •  арочные;
  •  рамные;
  •  висячие;
  •  вантовые;
  •  комбинированные.

Средние и большие мосты составляют около 10 % общего числа искусственных сооружений и имеют более 30 % их протяженности, выход (вывод) из строя которых может привести к полному прекращению движения, значительному ущербу в сфере материальных затрат и безопасности государства. Поэтому так важно следить за состоянием мостов и своевременно устранять возникающие уязвимости.

1.4 Показатели безопасности железнодорожных мостов

На основе вышесказанного можно выделить несколько показателей, характеризующих степень уязвимости такого объекта транспортной инфраструктуры как железнодорожного моста. Основными из них являются:

1. Наличие охраны.

2. Количество постов.

3. Количество охранников.

4. Стоимость охранных услуг.

5. Стоимость моста.

6. Технические характеристики моста (длина, количество путей и т.д.)

7. Пассажиропоток и грузопоток (с учетом номенклатуры грузов).

8. Характеристика технических средств физической защиты (ТСФЗ) (количество и стоимость средств, показатели их работоспособности, стоимость текущего обслуживания, время на восстановление работоспособности в случае повреждения).

Рассмотрим более подробно перечисленные показатели.

Железнодорожные мосты являются уязвимыми с точки зрения возможного применения взрывчатых веществ, а также биологических и химических агентов, поэтому так важно предупредить несанкционированное физическое проникновение на территорию объекта, путем обеспечения системы охраны. Так, чем больше постов и чем больше охранников, тем считается мост менее уязвимым.

Кроме того, существенную роль на уровень уязвимости моста влияют охранные услуги. Необходимо поддерживать на неизменно высоком уровне бдительность, а также проводить постоянное профессиональное обучение и подготовку персонала. Охранные услуги включают в себя систему охранной сигнализации, систему телевизионного наблюдения, систему тревожного оповещения, переговорные устройства, средства связи, пожарной сигнализации.

Охранные приспособления на железнодорожном мосту предназначены для обеспечения безопасного прохода поезда в случае схода колёсной пары или тележки на мосту или на подходе к нему. Для этого внутри рельсовой колеи у каждого путевого рельса укладывается сплошная линия контррельсов или контруголков. Контррельсы ограничивают боковые смещения подвижного состава, сошедшего с рельсов, предотвращая его падение и опрокидывание.

Еще один показатель, влияющий на уровень уязвимости железнодорожного моста – это его технические характеристики.

Основными техническими характеристиками железнодорожного моста являются:

- длина моста;

- количество путей;

- характеристика верхнего строения пути (тип рельсов, скреплений, шпал, балласта);

- габарит приближения конструкции (габарит моста).

Чем больше длина моста и количество путей, тем большая нагрузка на него ложится. Количество груза, провозимого по железной дороге через данный пункт или в определенном направлении в течение определенного промежутка времени называется грузонапряженностью. В зависимости от грузонапряженности пути и скорости движения поездов выбирается тип рельса. Более тяжелый рельс распределяет давление колёс подвижного состава на большее число шпал, в результате чего замедляется их механический износ, уменьшается истирание и измельчение частиц балласта. При увеличении массы рельсов уменьшается расход металла на единицу пропускаемого тоннажа, сокращаются расходы по замене рельсов из-за увеличения срока их службы. В нашей стране приняты 4 типа рельс — Р50, Р65, Р65 К и Р75 (по округлённой массе 1 м).

В существенной степени элемент верхнего строения пути, определяющий надежность, это рельсовые скрепления. Они должны обеспечивать надежную и достаточно упругую связь рельсов со шпалами, неизменную ширину колеи и необходимый уклон рельсов, не допускать их продольного смещения и опрокидывания, а при использовании железобетонных шпал помимо этого электрически изолировать рельсы и шпалы. Существуют три основных типа промежуточных скреплений: нераздельные, смешанные и раздельные.

При нераздельном скреплении рельс и подкладки, на которые он опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями или шурупами. При смешанном скреплении подкладки, кроме того, крепят к шпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с применением клинчатых подкладок, имеющих уклон 1:20, широко распространено на дорогах нашей страны. Его достоинствами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скрепление не гарантирует постоянства ширины колеи и способствует механическому изнашиванию шпал.

При раздельном скреплении рельс соединяют с подкладками жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки крепят к шпалам болтами или шурупами. Достоинства раздельного скрепления (возможность смены рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи) способствуют все более широкому его применению, хотя оно несколько дороже и сложнее по конструкции скреплений других видов. Кроме того, раздельное скрепление не требует дополнительного закрепления пути для предотвращения его угона и позволяет снизить эксплуатационные расходы по сравнению со скреплениями других видов.

Рельсовые звенья соединяют друг с другом с помощью стыковых скреплений, основными элементами которых являются накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Болты, как и накладки, должны обладать высокой прочностью.

Под действием сил, которые возникают при движении поездов, особенно при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов по шпалам или вместе со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения, а на однопутных линиях он бывает двусторонний.

Наилучший способ предотвращения угона пути связан с применением щебеночного балласта и раздельных промежуточных скреплений, которые обеспечивают достаточное сопротивление продольному перемещению рельсов и не требуют дополнительных средств их закрепления.

При нераздельном и смешанном скреплениях для предотвращения угона пути применяют противоугоны. Стандартные пружинные противоугоны представляют собой пружинную скобу, защемляемую на подошве рельса и упирающуюся в шпалу. На 25-метровом рельсовом звене устанавливают от 18 до 44 пар противоугонов. [http://rzd.wmsite.ru/stati/zhd-put/skreplenija].

Таким образом, все перечисленные технические характеристики в той или иной мере влияют на общий уровень уязвимости железнодорожного моста.

1.5 Описание проблемы

Транспортная инфраструктура наиболее уязвима для террористических и иных угроз. Объясняется это такими специфическими особенностями транспортных отраслей, как большая протяженность транспортных магистралей, огромное количество опасных объектов транспортной инфраструктуры, обслуживание большого потока пассажиров и грузов, в том числе опасных, различные формы собственности объектов инфраструктуры и т. д. Эти особенности транспортной системы и создают сложные проблемы при организации защиты объектов транспортной инфраструктуры.

Очевидно, что объекты транспортной инфраструктуры полностью защитить невозможно. Для этого потребовались бы средства, сопоставимые со стоимостью самого транспортного комплекса страны, что не может себе позволить даже самое развитое в экономическом смысле государство. Реально возможно создание такой системы защиты, которая минимизирует ущерб от потенциальных угроз.

1.6 Постановка задачи

В рамках дипломного проекта необходимо разработать  информационную систему агрегирования линейной свертки локальных критериев. Данная система позволит оценивать  уязвимость объектов, конкретно железнодорожных мостов, с помощью математических методов, с учетом мнений экспертов.

Изначально имеется в распоряжении следующая информация: матрица об объектах транспортной инфраструктуры и критериях их уязвимости; данные результатов процедуры экспертного опроса, относительно оценки уязвимости объектов.

Цель информационной системы – это построение линейной свертки частных критериев.

2 Математическое описание задачи

2.1 Формализация задачи

В рамках дипломного проекта поставлена задача оценки уровня безопасности объектов транспортной инфраструктуры, которую необходимо решить с помощью современных методов математического моделирования. Они являются признанным инструментом научного анализа сложных, с множеством внутренних и внешних взаимосвязей объектов различной природы, поскольку позволяют на модельном уровне формализовывать закономерности, присущие этим объектам, посредством разработки их качественных абстрактных образов. Это открывает широкие возможности в повышении эффективности вырабатываемых управляющих воздействий, поскольку при этом экспериментирование может проводиться не с «живой» системой, а с её математической моделью.

Этапом, предваряющим собственно построение математической модели любого объекта, является выбор показателей (факторов, переменных), определяющих его функционирование.

К настоящему времени как в научных, так и в нормативных изданиях, не описан (не определен, не задан) какой-либо один показатель, в полной мере отражающий уровень уязвимости ОТИ. Вместе с тем известны частные характеристики ОТИ, «отвечающие» за те или иные локальные стороны в оценке такой уязвимости. Показатели, влияющие на уязвимость железнодорожных мостов, описаны в предыдущем разделе.

Таким образом, используя методы анализа данных, на базе перечисленных показателей, необходимо построить линейную свертку, которую можно было бы использовать для оценки уровня уязвимости объектов ОТИ. Такая свертка имеет вид:

(1)

где j-номер частного критерия.

Наиболее подходящим методом решения поставленной задачи является линейное программирование. В этом случае целевая функция линейна, а множество, на котором ищется экстремум целевой функции задается системой линейных равенств и (или) неравенств.

2.2 Линейное программирование как метод решения задачи

2.2.1 Математическое программирование

Математическое программирование — область математики, разрабатывающая теорию и численные методы решения многомерных экстремальных задач с ограничениями, т. е. задач на экстремум функции многих переменных с ограничениями на область изменения этих переменных.

Функцию, экстремальное значение которой нужно найти в условиях экономических возможностей, называют целевой, показателем эффективности или критерием оптимальности. Экономические возможности формализуются в виде системы ограничений. Все это составляет математическую модель. Математическая модель задачи — это отражение оригинала в виде функций, уравнений, неравенств, цифр и т. д. Модель задачи математического программирования включает:

1) совокупность неизвестных величин, действуя на которые, систему можно совершенствовать. Их называют планом задачи (вектором управления, решением, управлением, стратегией, поведением и др.);
          2) целевую функцию (функцию цели, показатель эффективности, критерий оптимальности, функционал задачи и др.). Целевая функция позволяет выбирать наилучший вариант - из множества возможных. Наилучший вариант доставляет целевой функции экстремальное значение. Это может быть прибыль, объем выпуска или реализации, затраты производства, издержки обращения, уровень обслуживания или дефицитности, число комплектов, отходы и т. д.;

Один из разделов математического программирования - линейное программирование. Начало линейному программированию было положено в 1939 г. советским математиком-экономистом Л. В. Канторовичем в работе «Математические методы организации и планирования производства». Появление этой работы открыло новый этап в применении математики в экономике.

2.2.2 Задача линейного программирования

Задачей линейного программирования называется задача, состоящая в нахождении экстремального (максимального или минимального) значения линейной функции вида:

(2)

при условии, что переменные удовлетворяют системе линейных равенств и неравенств:

(3)

Функция, экстремальное значение которой требуется отыскать, называется целевой функцией. Система равенств и неравенств называется системой ограничений.

 Всякий набор значений переменных, то есть вектор X значений,

(4)

называется планом задачи. План называется допустимым планом, если он удовлетворяет системе ограничений. Обычно (но не всегда) множество допустимых планов бесконечно. На разных планах целевая функция принимает различные значения. Задача линейного программирования требует, чтобы среди всех допустимых планов был найден тот план, на котором целевая функция достигает искомого экстремального значения (максимального и минимального, в зависимости от конкретной задачи). Такой план называется оптимальным планом. Значение целевой функции на оптимальном плане называется оптимумом.

Для реализации какого-либо метода решения задачи ЛП обычно бывает необходимо перейти от стандартной формы к канонической. Это достигается путем добавления в каждое неравенство вида переменной . Таким образом,

(5)

Для перехода от максимума целевой функции к минимуму используется преобразование следующего вида:

(6)

2.3 Симплекс-метод как способ решения задачи ЛП

Использование этого метода в дипломном проекте для решения задачи ЛП обусловлено следующими факторами:

  •  метод является универсальным, применимым к любой задаче линейного программирования в канонической форме;
  •  алгоритмический характер метода позволяет успешно программировать и реализовать его с помощью технических средств.

Данный метод является методом целенаправленного перебора опорных решений задачи линейного программирования. Он позволяет за конечное число шагов либо найти оптимальное решение, либо установить, что оптимальное решение отсутствует.

Основное содержание симплексного метода заключается в следующем: 

  1.  Указать способ нахождения оптимального опорного решения
  2.  Указать способ перехода от одного опорного решения к другому, на котором значение целевой функции будет ближе к оптимальному, т.е. указать способ улучшения опорного решения
  3.  Задать критерии, которые позволяют своевременно прекратить перебор опорных решений на оптимальном решении или сделать заключение об отсутствии оптимального решения.

Экстремум целевой функции всегда достигается в угловых точках области допустимых решений. Прежде всего, находится какое-либо допустимое начальное (опорное) решение, т.е. какая-либо угловая точка области допустимых решений. Процедура метода позволяет ответить на вопрос, является ли это решение оптимальным. Если «да», то задача решена. Если «нет», то выполняется переход к смежной угловой точке области допустимых решений, где значение целевой функции улучшается. Процесс перебора угловых точек области допустимых решений повторяется, пока не будет найдена точка, которой соответствует экстремум целевой функции.

Так как число вершин многогранника ограничено, то за конечное число шагов гарантируется нахождение оптимального значения или установление того факта, что задача неразрешима.

Система ограничений здесь - система линейных уравнений, в которой количество неизвестных больше количества уравнений. Если ранг системы равен r, то возможно выбрать r неизвестных, которые выражают через остальные неизвестные. Для определенности обычно полагают, что выбраны первые, идущие подряд, неизвестные . Эти неизвестные (переменные) называются базисными, остальные свободными. Количество базисных переменных всегда равно количеству ограничений.

Присваивая определенные значения свободным переменным, и вычисляя значения базисных (выраженных через свободные), получают различные решения системы ограничений. Особый интерес представляют решения, получаемые в случае, когда свободные переменные равны нулю. Такие решения называются базисными. Базисное решение называется допустимым базисным решением или опорным решением, если в нем значения переменных неотрицательны. Оно соответствует всем ограничениям.

Имея систему ограничений, находят любое базисное решение этой системы. Если первое же найденное базисное решение оказалось допустимым, то проверяют его на оптимальность. Если оно не оптимально, то осуществляется переход к другому допустимому базисному решению.

Симплексный метод гарантирует, что при этом новом решении линейная форма если и не достигнет оптимума, то приблизится к нему. С новым допустимым базисным решением поступают так же, пока не находят решение, которое является оптимальным.

Если первое найденное базисное решение окажется недопустимым, то с помощью симплексного метода осуществляется переход к другим базисным решениям, пока на каком-то шаге решения базисное решение окажется допустимым, либо можно сделать вывод о противоречивости системы ограничений.

Таким образом, применение симплексного метода распадается на два этапа:

  •  нахождение допустимого базисного решения системы ограничений или установление факта ее несовместности;
  •  нахождение оптимального решения в случае совместности системы ограничений.

Алгоритм перехода к следующему допустимому решению следующий:

  •  в строке коэффициентов целевой функции выбирается наименьшее отрицательное число при отыскании максимума. Порядковый номер коэффициента - j. Если такового нет, то исходное базисное решение является оптимальным;
  •  среди элементов матрицы A  с номером столбца j (этот столбец называется ведущим, или разрешающим) выбираются положительные элементы. Если таковых нет, то целевая функция неограничена на области допустимых значений переменных и задача решений не имеет;
  •  среди выбранных элементов ведущего столбца матрицы A выбирается тот, для которого величина отношения соответствующего свободного члена к этому элементу минимальна. Этот элемент называется ведущим, а строка, в которой он находится – ведущей;
  •  базисная переменная, отвечающая строке ведущего элемента, должна быть переведена в разряд свободных, а свободная переменная, отвечающая столбцу ведущего элемента, вводится в число базисных. Строится новое решение, содержащее новые номера базисных переменных.

Условие оптимальности плана при решении задачи на максимум: среди коэффициентов целевой функции нет отрицательных элементов.

2.4 Методика построения линейной свертки частных критериев

Пусть в распоряжении исследования есть численная информация о g критериях уязвимости r объектов транспортной инфраструктуры, т.е. матрица:

(7)

К оценке уязвимости каждого ОТИ привлекается p экспертов. Высказывания экспертов существенно влияют на результативность решения поставленной задачи. Субъективность, возникающая в результате экспертизы, и, как следствие, методики в целом, снижается пропорционально уменьшению уровня его квалификации.

Далее организуется процедура независимого опроса экспертов относительно сравнительной уязвимости пар ОТИ. При этом каждый эксперт производит свою оценку только по отношению к парам, уязвимость ОТИ в которых он может с уверенностью сравнить.

Каждый i-ый эксперт строит индексное множество:

(8)

пар объектов, в которых первый объект более (не менее) уязвим, чем второй, и множество:

(9)

пар объектов, уязвимость которых, по мнению эксперта, «примерно» одинакова,

. Здесь  и  размерность множеств  и  соответственно. При этом не исключаются ситуации, когда какое-то из множеств  или   оказывается пустым, поскольку эксперт может затрудниться в указании требуемых пар.

В случае непротиворечивости экспертных высказываний должны быть совместны системы линейных равенств и неравенств:

   

(10)

                      

(11)

где через R(k) обозначена уязвимость k-го объекта, .

Сделаем одну необходимую оговорку. А именно, чем больше значение R(k), тем выше уязвимость k-го объекта. Значит, для достижения однородности обобщенного и частных критериев необходимо полагать, что каждый фактор позитивно влияет на уязвимость, то есть усиливает (увеличивает) ее. А в приведенном выше перечне частных характеристик уязвимости ОТИ есть такие (например, количество охранников), которых уязвимость снижают. Такие характеристики  необходимо преобразовывать, например, посредством использования переменных . Поэтому в начальной линейной свертке естественен переход от переменных  к переменным задаваемым по правилу:

(12)

Таким образом, свертка будет иметь вид:

(13)

где в соответствии с (12),. Для агрегированного показателя уязвимости  очевидным образом остаются справедливыми системы равенств (10) и неравенств (11).

Введем в рассмотрение переменные  и   следующим образом:

(14)

(15)

 Тогда равенства (10) и неравенства (11) примут соответственно вид:

(16)

(17)

В дальнейшем формирование задачи ЛП может происходить по двум вариантам:

1) случай, когда  высказывания экспертов совместны;

2) случай, когда  высказывания экспертов несовместны.

2.4.1 Формирование задачи ЛП в случае совместности системы

В случае когда выражения (10) и (11) совместны, то параметры свертки определяются решением следующей задачи ЛП.

Потребуем, чтобы так называемая разрешающая способность системы неравенств (16) была как можно выше. Формально это требование представимо в форме:

(18)

Учтем еще несколько важных соображений. Для обеспечения возможности сравнения степени уязвимости разных по характеру и масштабу ОТИ агрегированному показателю уязвимости необходимо придать относительный характер. Это можно делать, например, следующим образом.

Рассчитаем максимальные значения преобразованных значений частных критериев уязвимости:

(19)

Потребуем, чтобы уязвимость некоего объекта с максимальными значениями ее частных характеристик составляла бы 100%:

(20)

Требование строгой положительности параметров , а так же то обстоятельство, что каждый частный показатель уязвимости обязательно должен обладать какой-то по крайне мере минимальной значимостью, можно формализовать следующим образом:

(21)

В качестве заданных заранее положительных чисел  можно использовать, например, такие:

(22)

поскольку, если принять равными вклады каждой частной характеристики уязвимости в их агрегат, значения таких вкладов будут равны величине

Таким образом, задача построения агрегированного критерия уязвимости ОТИ  сводится к задаче линейного программирования (ЛП) с ограничениями (16), (17), (20), (21) и целевой функцией (18).

После решения указанной задачи ЛП этот уровень можно вычислить, рассчитав среднюю разрешающую способность высказываний каждого эксперта:

(23)

то есть чем выше суммарная разрешающая способность ограничений (16), тем выше уровень компетентности соответствующего эксперта.

2.4.2 Формирование задачи ЛП в случае несовместности системы

Предположим теперь, что задача ЛП (16), (17), (20), (21), (18) несовместна, то есть экспертные высказывания взаимно противоречивы. В этом случае в соответствии с теорией решения некорректных задач А.Н. Тихонова нужно искать квазирешение указанной задачи.

Введем в рассмотрения новые неотрицательные переменные  ,  ,  и преобразуем ограничения (6) и (7) к виду:

(24)

(25)

Введенные переменные представляют собой искажения, внесенные в ограничения (6) и (7), гарантирующие их совместность. Эти искажения необходимо минимизировать, заменив функционал (8) на:

(26)

Сформированная таким образом задача ЛП (24), (25), (19), (20), (26) также будет позволять рассчитывать коэффициенты линейной свертки (13).

Далее, при оценке уровня компетентности экспертов используются следующие формулы:

(27)

(28)

(29)

где  - уровень компетентности i-ого эксперта,  - сумма уровней компетентности всех экспертов.

Решение задачи ЛП при большом числе частных показателей представляет определенную сложность. Поэтому для практического применения данной методики разрабатывается информационная система.

2.5 Решение численного примера

Рассмотрим пример применения методики, описанной в предыдущему пункте.

Исходная матрица:

Предположим, что опрашивается два эксперта. Так, допустим, первый эксперт считает, что третий объект по уязвимости равен первому, в свою очередь, второй считает, что второй объект более уязвим третьего. Согласно формулам (8) и (9), индексные множества экспертов будут иметь вид:

Предположим, что критерий 4 уменьшает уязвимость, тогда свертка примет вид:

В свою очередь матрица будет выглядеть следующим образом:

Согласно формулам (16) и (17):

Рассчитаем максимальные значения преобразованных частных критериев уязвимости и потребуем, чтобы уязвимость некоторого объекта с максимальными значениями ее частных характеристик составляла бы 100%. Таким образом, согласно (20) данная операция будет выглядеть:

Выполним требование (21), которое гласит о том, что каждый частный показатель уязвимости должен обладать минимальной значимостью:

 

В 95% случаев система равенств и неравенств будет несовместной, как и в рассматриваемом случае. Следовательно, ограничения, сформированные по формулам (16) и (17) необходимо преобразовать:

 

Целевая функция, согласно (26) будет иметь вид:

Таким образом сформировали задачу линейного программирования, которую в дальнейшем необходимо решить симплекс-методом.

3 Программная реализация ИС

3.1 Принципы создания

При проектировании информационной системы выделяются следующие основные этапы:

общая   постановка  задачи,   формулировка  основных   требований   к   построению системы;

методологическая   проработка   вопроса,   определение   основных   принципов   и подходов к разработке;

формулирование требований к программно-аппаратной среде;

проектирование общей структуры системы;

разработка модулей и блоков;

отладка программных компонент системы;

верификация работы комплекса на основе тестовых данных;

разработка сервисных функций (помощи, документации и т.д.).

3.1.1 Основные требования к информационной системе

Общая   постановка   задачи   определяется   основными   требованиями   к   построению информационной системы агрегирования линейной свертки локальных критериев,  которые состоят в следующем:

1. Информационная система должна обеспечивать возможность полностью автоматизировать процесс построения линейной свертки частных критериев, начиная с анализа исходной статистической информации, выполнения операций формирования, преобразования и заканчивая получением значений выходных переменных;

  1.  система должна поддерживать возможность ввода исходной информации об объектах транспортной инфраструктуры и о критериях уязвимости не только путем импорта файла, но и добавления данных вручную.
  2.  Кроме того, должна позволять использовать экспертную информацию о сравнительной уязвимости пар объектов, а впоследствии рассчитывать уровень компетентности каждого эксперта.
  3.  Составные части системы должны быть достаточно гибкими и настраиваемыми, а сама система должна позволять подключать новые модули, расширяя и дополняя ранее созданные программные блоки.
  4.  Программные средства построения агрегированного критерия должны обеспечивать их высокую адекватность при исследовании исходных данных и при формировании линейной свертки.

3.1.2 Подходы к созданию ИС

Помимо   требований,   определяющих   структуру   информационной системы агрегирования линейной свертки локальных критериев   и   частично   eе функциональное  наполнение,   необходимо  сформулировать  ряд  принципов  и   подходов, которых    следует    придерживаться    при    проектировании    и    разработке    системы. Приведем их:

структурный подход к программированию;

принцип нисходящей разработки.

При непосредственной разработке данной информационной системы применен структурный подход, заключающийся в использовании логических структур и блок-схeм, что позволило на этапе проектирования определить функциональный состав, глобальные процедуры и функции, а также приблизительный алгоритм действий.

При построении системы были использованы принципы нисходящей разработки определяющие фактическую реализацию программы "сверху-вниз", при которых разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего происходит последовательная детализация путем разбиения на программные модули.  Каждый программный модуль представляет собой короткую программу, решающую отдельную задачу (подзадачу). Таким образом, результатом является законченная детальная программа. При этом подходом подразумевается использование различных программных заглушек для еще не реализованных процедур и функций системы и, тем самым, достижение полной функционально-структурной картины уже на начальном этапе, применение чего заметно ускорило процесс разработки и отладки отдельных подсистем. При этом построение заглушек велось по принципу "черного ящика", когда известны входные и выходные данные определенных процедур и модулей, а фактическое их наполнение еще не было реализовано.

К программно-аппаратной базе сформулированы следующие требования:

модули и блоки, выполняющие функции математической обработки, взаимодействия с файловой системой, должны быть реализованы с расчетом на достижение максимального быстродействия;

составные части системы, определяющие ее "внешний вид", построение диалогов и системного меню, должны быть, по возможности, интерактивными, дружественными, реализовывать преимущества графического и табличного отображения, взаимодействовать с существующим программным обеспечением, поддерживать контекстную помощь и т.д.

Разрабатываемая информационная система относится к специализированным пакетам, т.к. содержит ограниченный набор методов используемых в конкретной области и предназначена для решения узкого класса задач, адаптированных под конкретную тематику.

Этапы разработки и проектирования, относящиеся к непосредственной реализации информационной системы (проектирование общей структуры системы; разработка модулей и блоков; отладка программных компонент системы и т.д.) будут подробно рассмотрены в следующих подпунктах данной главы.

3.2 Проектирование интерфейса

Целью всего процесса разработки пользовательского интерфейса является эффективный выбор и размещение визуальных элементов управления, целостность интерфейса (в пределах одного диалогового окна должны быть только те элементы управления, которые относятся именно к его главному предназначению, и не должно быть лишних элементов) и его интуитивная понятность.  

Проектирование архитектуры интерфейса ИС было реализовано с использованием графических редактора Microsoft Office Visio.  

ИС должна обладать простым, удобным, легко осваиваемым интерфейсом, который должен предоставить конечному пользователю все необходимые для его работы функции, но в то же время не дать ему возможности выполнять какие-либо лишние действия.

Для удобства пользователя в ИС должна быть возможность загрузить данные из файла. Исходные данные должны отображаться на главной форме слева направо  в соответствующем порядке. Кроме того, должна быть возможность ввода данных вручную. Интуитивно понятно, что знак "+" обозначает добавление данных, а знак "-" удаление выделенных данных.

Для перехода к следующему или предыдущему шагу должна быть осуществлена навигация, в виде кнопок "Далее", "Назад".

Для дальнейшего решения задачи пользователю должна быть предоставлена возможность отметки факторов, увеличивающих уязвимость, ввода количества экспертов и результатов их высказываний.

Система после ввода исходных данных запускает задачу на построение агрегированного критерия.

Для вывода и просмотра результата необходимо создать отдельное окно.  

Таким образом, на рисунке 3.1 представлен макет главного окна системы, на рисунке 3.2 - окно вывода результатов.

Рисунок 3.1 - Макет главного окна программы

Рисунок 3.2 - Макет окна вывода результатов

3.3 Системная и функциональная компоненты информационной системы агрегирования линейной свертки локальных критериев

На этапе проектирования структуры важно определить системную составляющую функционального описания комплекса, предопределяющую общую архитектуру, основные взаимосвязи и иерархичность блоков. При этом функции отдельных частей ИС зависят как от системной, так и от алгоритмической составляющей, которая представляет собой, помимо конкретного алгоритма вычислительных решений, реализацию определенных действий, носящих функциональный смысл.

Руководствуясь сформулированными требованиями, принципами и подходами применяемыми при разработке, сформируем общую архитектуру разрабатываемой системы - она включает три взаимосвязанных блока (рисунок 3.1):  "Исходные данные", "Построение  агрегированного критерия уязвимости ОТИ", "Результаты". Рассмотрим перечисленные блоки подробнее с точки зрения организационно-функционального описания указанных компонент.

Рисунок 3. 1 -  Общая архитектура системы

Первый блок содержит средства работы с файлами, обеспечивающие чтение информации с внешних носителей, запись   необходимых   данных    на   них, а также средства ввода данных вручную.    

Структура  второго блока "Построение агрегированного критерия уязвимости" приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Структура блока "Построение агрегированного

критерия уязвимости"

На вход данного блока поступает численная информация о g критериях уязвимости r объектов транспортной инфраструктуры и информация по опросу экспертов. Модуль предварительного анализа данных позволяет преобразовать входные данные. Результатом работы данного модуля являются: построенные для каждого эксперта два индексные множества M и N, переход от переменных  к переменным .

"Модуль формирования задачи ЛП" на основе полученной информации в результате работы предыдущей компоненты позволяет сформировать задачу линейного программирования (ЛП). Функциональная структура данного модуля приведена на рисунке  3.3. Как следует из рисунка, основная его задача заключается в построении системы уравнений, описывающих накладываемые ограничения на исследуемый объект, а также в формировании целевой функции. Более подробно работа указанной системы будет рассмотрена далее на основе вычислительных алгоритмов.

Рисунок 3.3 – Функциональная структура модуля формирования ЗЛП

"Модуль решения задачи ЛП" на основе сформированной задачи ЛП в предыдущем модуле находит неизвестные коэффициенты и строит линейную свертку частных критериев. В состав данного модуля входит компонента  решения задачи ЛП с помощью симплекс-метода.

Блок "Оценка уровня компетентности экспертов" после решения задачи ЛП вычисляет среднюю разрешающую способность высказываний каждого эксперта. Функциональная структура данного блока приведена на рис. 3.4. В состав данного блока входят два модуля: оценка уровня компетентности эксперта при совместности задачи ЛП, и второй модуль – при несовместности задачи ЛП.

Рисунок 3.5 – Структура модуля оценки уровня компетентности экспертов

Блок «Результаты» формирует выходные данные, выводит на экран построенную линейную свертку агрегированного критерия и данные о компетентности экспертов.

На рисунке 3.6 показана функциональная диаграмма нотации IDEF0, описывающая основные процессы, протекающие в информационной системе. Каждый компонент модели декомпозирован на другой диаграмме. Каждая диаграмма иллюстрирует "внутреннее строение" блока на родительской диаграмме.

Рисунок 3.6 - Функциональная диаграмма

На рисунке 3.7 показано дерево диаграмм  ИС.

Рисунок 3.7 – Дерево диаграмм ИС

3.3 Алгоритм функционирования работы ИС

Алгоритм функционирования работы ИС представлен на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Алгоритм функционирования работы ИС

При запуске программы появляется окно, требующее ввода данных об уязвимостях объектах транспортной инфраструктуры. После чтения (создания) данной информации пользователь имеет возможность отредактировать их значения и изменить объем данных. Далее необходимо ввести результаты экспертного опроса. После чего начинается формирование индексных множеств для каждого эксперта.

Следующим шагом начинается математическая обработка введенных данных. При этом обработка происходит в определенной последовательности с проверкой правильности вычислений.

По завершении вычислений формируются и выводятся на экран выходные данные в соответствующих формах. Пользователь может, по желанию, сохранить полученные результаты, а может довольствоваться лишь просмотром.

На этом процесс обработки и вычислений завершен. В дальнейшем можно завершить работу системы, либо провести расчеты заново с другой или модифицированной исходной информацией.

3.4 Выбор средств разработки

Для организации удобного для пользователя способа общения с программой предназначена интерфейсная часть, включающая блоки ввода информации и интерпретации результатов. Она должна иметь удобный и понятный интерфейс, поэтому для его реализации с учетом приведенных характеристик разрабатываемого программного комплекса остановимся на среде визуального моделирования C# . Это позволит создать стандартный Windows-интерфейс для программы, максимально удобный и понятный для пользователя, обеспечит ввод и вывод информации в удобном для чтения виде. Использование именно этого инструмента позволит существенно сократить объем программы и упростить процесс передачи параметров, при сохранении хорошего качества и надежности программного продукта. 

C# - это объектно-ориентированный язык программирования, вобравший в себя достоинства многих других успешных языков. Он прост в использовании как Visual Basic, но в тоже время гибок и мощен как C++ и Java.

Разработан в 19982001 годах группой инженеров под руководством Андерса Хейлсберга в компании Microsoft как язык разработки приложений для платформы Microsoft .NET Framework и впоследствии был стандартизирован как ECMA-334 и ISO/IEC 23270.

C# относится к семье языков с C-подобным синтаксисом, из них его синтаксис наиболее близок к C++ и Java.

3.5 Описание работы ИС

3.5.1 Исходные данные

Для того чтобы начать работать с информационной системой пользователю необходимо ввести исходные данные. Это можно сделать двумя способами:

  •  выбрать файл с исходными данными;
  •  ввести значения данных с помощью инструментов программы.

Рассмотрим первый вариант. Файл с исходными данными представляет собой обычный текстовый файл с расширением *.txt, содержащий матрицы значений исследуемой задачи, количество строк и столбцов матриц. Требования, предъявляемые к файлу:

  •  первая строка файла – это названия критериев уязвимости; первый столбец – это названия объектов;
    •  остальные строки и столбцы – это численные значения;
    •  файл должен быть сохранен в кодировке UTF.

Чтобы выбрать файл с исходными данными, необходимо нажать кнопку «Открыть файл»  как показано на рисунке 3.7, откроется окно, в котором необходимо указать путь к файлу и нажать кнопку Открыть. Таким образом, в систему загружается матрица об объектах и критериях их уязвимости и отображается на главной форме. (рисунок 3.8)

Рисунок 3.7 - Открытие файла с исходными данными

Добавленная матрица имеет вид:

Рисунок 3.8 - Загруженная матрица

Во втором случае пользователю предоставляется возможность ввести значения матриц с помощью средств программы. Для добавления/удаления объекта необходимо нажать на кнопку со значком плюс/минус напротив объекта, для добавления/удаления критерия – на плюс/минус напротив критерия, как  показано на рисунках 3.9, 3.10, 3.11, 3.12. При добавлении появляется окно, где необходимо ввести название объекта/критерия. Чтобы произвести удаление, нужно предварительно сделать выделение.

Рисунок 3.9 – Окно программы добавления объекта

Рисунок 3.10 - Просмотр измененной матрицы

Рисунок 3.11 - Окно программы удаления критерия 3

Рисунок 3.12 - Просмотр результата удаления критерия 3

Добавим данные значений критериев по объекту 5 (рисунок 3.13):

Рисунок 3.13 - Добавление данных

В случае если исходная матрица не была введена, то система выдаст сообщение о том, что Таблица не заполнена и пользователь не сможет перейти к следующему шагу.

Рисунок 3.14 - Окно программы "Таблица не заполнена"

После правильного заполнения таблицы, либо просто загрузив готовый файл, необходимо нажать кнопку «Далее». Следующим шагом пользователю необходимо отметить факторы, уменьшающие уязвимость и указать количество экспертов. Максимальное число экспертов равно пяти (рисунок 3.15):

Рисунок 3.15 – Добавление необходимых данных

При нажатии кнопки Далее необходимо ввести результаты экспертного опроса (рисунок 3.16). Сначала выделяются объекты, после чего по каждому эксперту вводятся данные, сколько экспертов выбрано, столько и активных вкладок. Если выбирается соотношение где один объект более уязвим другого, то необходимо нажать кнопку "Добавить пару объектов" в первом окне, если соотношение  равенства, то во втором. Если необходимо удалить выбранную пару, то нужно нажать на кнопку "-".

Рис. 3.16 - Ввод оценок экспертов

Последним шагом является ввод уровня компетентности каждого эксперта. В случае ввода десятичных чисел, целая часть от дробной отделяется запятой (рисунок 3.17).

Рисунок 3.17 - Ввод уровней компетентности экспертов

На каждом шаге при необходимости можно вернуться на предыдущий, нажав на  кнопку "Назад", при этом все введенные данные остаются сохраненными.

3.5.2 Вывод результатов

После выполнения всех вышеперечисленных шагов начинается построение линейной свертки агрегированного критерия, а также оценка уровня компетентности экспертов.

Результат работы программы представлен на рисунок 3.18:

Рисунок 3.18 - Результат работы программы

3.5.3 Системные требования

Системные требования программы приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Системные требования

Подсистема

Минимальные требования

процессор

Pentium III 1.4 GHz

оперативная память

1 Гб

жесткий диск

10 Mb свободного места

видеокарта и монитор

800x600, 1024x768 точек

операционная система

Windows Vista/XP/7

Программная платформа

.NET Framework 3.5

.NET Framework — программная платформа, выпущенная компанией Microsoft в 2002 году. Основой платформы является исполняющая среда Common Language Runtime (CLR - общеязыковая исполняющая среда), способная выполнять как обычные программы, так и серверные веб-приложения. NET Framework поддерживает создание программ, написанных на разных языках программирования.

4 Экономическая часть

4.1 Введение в экономическую часть

Целью проведения расчета экономических затрат является определение стоимости на разработку и внедрение  информационной системы агрегирования линейной свертки локальных критериев.

Себестоимость представляет собой стоимостную оценку использованных в процессе производства продукции (работ, услуг), средств и предметов труда, услуг других организации и оплату труда работников. В данном проекте установлено, что к затратам, включаемым себестоимость продукции относятся:

  •  затраты на выплату заработной платы исполнителям;
  •  отчисления с заработной платы;
  •  приобретение необходимых технических и программных средств;
  •  электроэнергия.

4.2 Расчет трудоемкости проекта

Разработка информационной системы включает в себя следующие этапы:

  •  обследование предметной области;
  •  проектирование структуры информационной системы;
  •  программная реализация;
  •  тестирование;
  •  подготовка документации по проекту.

Расчет трудоемкости проекта представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Перечень работ и их трудоемкость

работы

Содержание работы

Трудоемкость

(чел-час)

(чел-дни)

Этап 1. Обследование предметной области

1

Обследование предметной области

10

1,25

2

Постановка задачи

5

0,625

3

Выбор метода решения задачи

5

0,625

Этап 2. Проектирование ИС

4

Формирование требований к структуре и функционированию ИС

14

1,75

5

Разработка структуры программы

44

5,5

6

Разработка математического алгоритма работы ИС

70

8,75

7

Проектирование макета графического интерфейса

15

1,875

Этап 3. Программная реализация ИС

8

Разработка пользовательского интерфейса

8

1

9

Разработка программных модулей

120

15

Этап 4.  Подготовка к эксплуатации системы

10

Тестирование системы

130

16,25

11

Отладка и исправление недочетов

28

3,5

Этап 5. Подготовка документации по проекту

12

Написание пояснительной записки к дипломному проекту

60

7,5

ИТОГО

509

63,625

4.3 Затраты на выплату заработной платы 

Затраты на выплату исполнителям заработной (, руб) платы определяется следующим соотношением

,     (4.1)

где  – основная заработанная плата, руб;

      – дополнительная заработная плата, руб;

      – отчисление с заработанной платы, руб.

Расчет основной заработанной платы при дневной оплате труда (, руб) исполнителей следует проводить на основе данных по окладам и графику занятости исполнителей

,      (4.2)

где  – число дней, отработанных исполнителем проекта;

       – дневной оклад исполнителя, руб.

При восьмичасовом рабочем дне дневной оклад исполнителя рассчитывается по соотношению (, руб)

,       (4.3)

где  – месячный оклад, руб;

       – фонд времени в текущем месяце, который рассчитывается из учета общего числа дней в году, числа выходных и праздничных дней.

  ,     (4.4)

где  – продолжительность рабочего дня;

      – общее число дней в году;

      – число выходных дней в году;

      – число праздничных дней в году.

Фонд времени в текущем месяце равен 165,3 часов.

Месячный оклад работника должности инженера-программиста составляет  10000 рублей. Данные приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 –  Расчет затрат на заработную плату

Должность

Месячный оклад (руб.)

Дневной оклад (руб.)

Число отработанных дней

з/п исполнитель (руб.)

Инженер-программист

10000

483.97

64

30974

Данные таблицы позволяют вычислить общие расходы проекта на выплату заработной платы исполнителям  30974 руб.

Расходы на дополнительную заработанную плату учитывают районный коэффициент, северный коэффициент и премию. Величина этих выплат составляет 20% - районный,30% -северный коэффициенты  и 10% -премия от размера основной заработной платы:

,      (4.5)

где  - основная заработная плата, руб.

Формула (4.5) позволяет вычислить расходы на дополнительную заработную плату:

руб.

Отчисления с заработанной платы состоят в настоящее время в уплате страховых взносов. Согласно налоговому кодексу РФ применяются ставки налога для отчисления в пенсионный фонд РФ, фонд социального страхования, фонды обязательного медицинского страхования (федеральный и территориальный фонды). Отчисления с заработанной платы составят:

  ,    (4.6)

где НСОЦ - отчисления социальные нужды. Отчисления на социальные нужды в сумме составляют 34%, из них 26%-пенсионный фонд; 2,9 % – Фонд социального страхования;  2,1% - обязательное медицинское страхование; 3% - Территориальный фонд обязательного медицинского страхования

СЗ.ОТЧ = (30974+18584,4)*0,34 = 16850 руб.

Затраты на выплату исполнителям заработной платы за весь период разработки системы составят:

СЗАРП =30974 +18584,4 +16850= 66408,4 руб.

4.4 Определение материальных расходов

Расходы на персональный компьютер (ПК) определяются материальными расходами на ПК в течение срока разработки ИС и стоимостью ПК.

В материальные расходы входят:

  •  расходы  на электроэнергию;
  •  стоимость расходных материалов;
  •  амортизационные затраты на ПК и ПО;
  •  дополнительные расходы - уборка помещения, охрана, аренда, коммунальные услуги.

Суммарные материальные расходы (СМАТ, руб) определяются как

                                      СМАТ = СЭЛ + СРМ + АПК + АПО + СДОП,                                            (4.7)

где  СЭЛ - расходы  на электроэнергию (руб);

СРМ - стоимость расходных материалов (руб);

АПК - амортизационные затраты на ПК (руб);

АПО - амортизационные затраты на ПО (руб);

СДОП - дополнительные расходы (руб). В дипломном проекте Сдоп принимается за ноль, потому что разработчик занимал имеющееся рабочее место и дополнительные условия для разработки не создавались.

Расходы на электроэнергию (Сэл) определяются из соотношения

                                                   Сэл = Р× СТ × Тразр,                                          (4.8)

где   Р – мощность компьютера (0.3 Квт/ч);

СТ – стоимость 1 Квт/ч (0.91 руб);

Тразр – время разработки (509 часов).

Сэл = Р× СТ × Тразр=0.3*0.91*509 = 138,957 руб.

Затраты на расходные материалы в течение всего срока эксплуатации примерно 10% от стоимости компьютера. Соответственно,

                                             Срм=(Цпк*0.1*Тр)/(3*N),                                        (4.9)

где  N – количество рабочих дней в году (249 дней);

Цпк – стоимость компьютера (21000 руб);

Тр – срок разработки (64 дня).

Срм=(21000*0.1*64)/(3*249)= 179.9 руб.

                                              Апк=(Цпк*Тр)/(Тсл*N),                                        (4.10)

где  N – количество дней в году (365 дней);

Цпк – стоимость компьютера (21000 руб);

Тр – время разработки (64 дня);

Тсл- срок службы ПК (три года).

Апк=(21000*64)/(3*365)= 1227.4  руб.

Апо зависят от цикла замены ПО. Если принять его равным трем годам, то

                                                 Апо=(Цпо*Тр)/(Тсл*N),                                     (4.11)

где  N – количество дней в году (365 дней);

Цпо – стоимость ПО (стоимость Visual Studio 2010 Professional – 11 400 руб);

Тр – время разработки (64 дня);

Тсл- срок службы (три года).

Апо=(11 400*64)/(3*365)=  666 руб.

Суммарные материальные расходы составят

СМАТ =138,957 +179.9 +1227.4  +666+0= 2212,257 руб.

4.5 Определение накладных расходов 

Накладные расходы следует вычислить, ориентируясь на расходы по основной заработанной плате. Обычно они составляют от 60% до 100% расходов на основную заработанную плату. В дипломном проекте его можно принять как 60% от ОЗП

,       (4.12)

где  - основная заработная плата, руб.

Формула 4.12 позволяет вычислить накладные расходы:

руб.

4.6 Определение себестоимости проекта

Определив затраты на материалы, оплату труда, страховые взносы, накладные расходы, можно определить себестоимость проекта – таблица 4.3.

Таблица 4.3 - Себестоимость проекта

Наименование затрат

Всего (руб.)

Основная зарплата

30974

Отчисления на социальные нужды

16850

Накладные расходы

18584,4

Материальные расходы

2212,26

Итого себестоимость разработки

68620,7

Стоимость базовых программных средств (лицензионных)

11400

Итого затрат

80020,7

Для наглядного отображения затрат на проект на рисунке 4.1 построена диаграмма.

Рисунок 4.1 – Структура затрат на проект

На основании вышесказанного, можно сказать, что для разработки системы одним инженером-программистом потребуется 64 рабочих дня, себестоимость разработки составит 80020,7 рублей.

5 Безопасность и экологичность проекта

Работа над проектом осуществлялась в компьютерной лаборатории, поэтому необходимо предъявить особые требования к лаборатории и оборудованию.

5.1 Требования к помещениям для работы с ПЭВМ

Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Эксплуатация ПЭВМ в помещениях без естественного освещения допускается только при соответствующем обосновании и наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения, выданного в установленном порядке.

Естественное и искусственное освещение должно соответствовать требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) должна составлять не менее 6 м², на базе плоских экранов (жидкокристаллические, плазменные) – 4.5 м².

Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ПЭВМ, должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка – 0.7 – 0.8; для стен – 0.5 – 0.6; для пола – 0.3 – 0.5.

Полимерные материалы используются для внутренней отделки интерьера помещений с ПЭВМ при наличии санитарно-эпидемиологического заключения.

Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением  в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

Не следует размещать рабочие места с ПЭВМ вблизи силовых кабелей и вводов, высоковольтных трансформаторов, технологического оборудования, создающего помехи в работе ПЭВМ.

5.2  Требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ

Рабочее место это оснащенное техническими средствами (средствами отображения информации, органами управления, вспомогательным оборудованием) пространство, где осуществляется деятельность пользователя (пользователей).

Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.

Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю, или на специальной, регулируемой по высоте рабочей поверхности, отделенной от основной столешницы.

Для удобства считывания документов следует применять подвижные подставки (пюпитры), которые должны размещаться в одной плоскости и на одной высоте с экраном.

Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Тип рабочего стула (кресла) следует выбирать с учетом роста пользователя, характера и продолжительности работы с ПЭВМ.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья. При этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию.

Поверхности сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должны быть полумягкими, с нескользящим, слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.

Рабочее место пользователя ПЭВМ следует оборудовать подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 град. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм.

5.3  Требования к микроклимату на рабочих местах

На рабочем месте пользователей должны обеспечиваться оптимальные параметры микроклимата. На работах, производимых сидя и не требующих физического напряжения, температура воздуха должна быть в холодный период года от 22 до 24оС, теплый период года — от 23 до 25 оС. Относительная влажность воздуха на постоянных рабочих местах должна составлять 40-60%, скорость движения воздуха должна быть 0,1 м/с. Для повышения влажности воздуха в помещениях следует применять увлажнители воздуха.

5.4  Требования к уровням шума и вибрации на рабочих местах

В производственных помещениях при выполнении основных или вспомогательных работ с использованием ПЭВМ уровни шума на рабочих местах не должны превышать предельно допустимых значений, установленных для данных видов работ в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами.

Печатающее оборудование, являющееся источником шума, следует устанавливать на звукопоглощающей поверхности автономного рабочего места пользователя. Если уровни шума от печатающего оборудования превышают нормируемые, оно должно быть расположено вне помещения с ПК. Помещения для выполнения основной работы с ПК не должны быть расположены рядом (смежно) с производственными помещениями с повышенным уровнем шума (мастерские, производственные цеха и т. п.).

При выполнении основной работы на мониторах и ПЭВМ (диспетчерские, операторские, залы вычислительной техники и т. д.), где работают инженерно-технические работники, уровень шума не должен превышать 60 дБА.

5.5 Требования к уровням электромагнитных полей на рабочих местах

Персональный компьютер является источником переменных электрических и магнитных полей. Принято считать, что основным источником ЭМП, определяющим электромагнитную обстановку служат составные части ПЭВМ, прежде всего видеомонитор. Как показали многочисленные исследования, кроме источников ЭМП дисплея (элементы питания, высоковольтные элементы, блоки кадровой и строчной развертки) существует еще один источник переменного электрического поля в дисплеях на электронно-лучевых трубках — непосредственно экран дисплея. При изменении характера изображения на экране дисплеев уровни их электромагнитных полей могут меняться, в том числе и в сторону увеличения по отношению к величинам, зафиксированным при тестовых испытаниях. До сих пор испытываются мониторы лишь при текстовой картинке, и в этом режиме работы уровень ЭМП от включенного компьютера остается в норме. В частности, резкое увеличение напряженности поля происходит во время работы с графической информацией, особенно при повышении четкости изображения на экране монитора.

Как показывает практика, в ряде случаев интенсивность ЭМП создается внешними источниками, т. е. элементами системы электроснабжения здания, трансформаторами, воздушными линиями электропередач и т. п. Поэтому при установке ПК на рабочем месте он должен быть правильно подключен к электропитанию и надежно заземлен.

При эксплуатации защитный фильтр должен быть плотно установлен на экран дисплея и надежно заземлен. Ежедневно его следует очищать от пыли, так же как и экран дисплея.

Для защиты работающих на соседних рабочих местах рекомендуется устанавливать между рабочими столами специальные защитные экраны, имеющие покрытие, поглощающее низкочастотное электромагнитное излучение.

5.6  Требования к освещению на рабочих местах

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Следует ограничивать неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ПЭВМ при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования — 10:1.

Коэффициент пульсации не должен превышать 5%.

Для исключения бликов отражений в экране светильников общего освещения рабочий стол с ПК следует размещать между рядами светильников. При этом светильники должны быть расположены параллельно горизонтальной линии взгляда работающего. Для уменьшения бликов рекомендуется использовать приэкранный защитный фильтр для видеомониторов.

При рядном размещении рабочих столов не допускается расположение экранов дисплеев навстречу друг другу из-за их взаимного отражения, в противном случае между столами следует устанавливать перегородки.

5.7  Пожарная безопасность

Пожары представляют особую опасность, так как сопряжены с большими материальными потерями. Как известно пожар может возникнуть при взаимодействии горючих веществ, окисления и источников зажигания. В помещениях где работают на ЭВМ  присутствуют все три основные фактора, необходимые для возникновения пожара.

Горючими компонентами в помещениях оборудованных ЭВМ являются: строительные материалы для акустической и эстетической отделки помещений, перегородки, двери, полы,  изоляция кабелей и др.

Противопожарная защита - это комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также на создание условий для успешного тушения пожара  (ППБ-01-03).

Источниками зажигания в помещениях с ЭВМ могут быть электронные схемы от ЭВМ, приборы, применяемые для технического обслуживания, устройства электропитания, кондиционирования воздуха, где в результате различных нарушений образуются перегретые элементы, электрические искры и дуги, способные вызвать загорания горючих материалов.

В современных ЭВМ очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. В непосредственной близости друг от друга располагаются соединительные провода, кабели. При протекании по ним электрического тока выделяется значительное количество теплоты. При этом возможно оплавление изоляции. Для отвода избыточной теплоты от ЭВМ служат системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При постоянном действии эти системы представляют собой дополнительную пожарную опасность.

Для большинства помещений ,в которых расположены ЭВМ, установлена категория пожарной опасности В.Одной из наиболее важных задач пожарной защиты является защита строительных помещений от разрушений и обеспечение их достаточной прочности в условиях воздействия высоких температур при пожаре.

Для изготовления строительных конструкций используются, как правило, кирпич, железобетон, стекло, металл и другие негорючие материалы. Применение дерева должно быть ограниченно, а в случае использования необходимо пропитывать его огнезащитными составами.

К средствам тушения пожара, предназначенных для локализации небольших загораний, относятся пожарные стволы, внутренние пожарные водопроводы, огнетушители, сухой песок, асбестовые одеяла и т. п.

В зданиях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках лестничных клеток и входов. Вода используется для тушения пожаров в помещениях программистов, библиотеках, вспомогательных и служебных помещениях. Применение воды в машинных залах ЭВМ, хранилищах носителей информации, помещениях контрольно-измерительных приборов ввиду опасности повреждения или полного выхода из строя дорогостоящего оборудования возможно в исключительных случаях, когда пожар принимает угрожающе крупные размеры. При этом количество воды должно быть минимальным, а устройства ЭВМ необходимо защитить от попадания воды, накрывая их брезентом или полотном.

Для тушения пожаров на начальных стадиях широко применяются огнетушители. По виду используемого огнетушащего вещества огнетушители подразделяются на следующие основные группы.

Пенные огнетушители, применяются для тушения горящих жидкостей, различных материалов, конструктивных элементов и оборудования, кроме электрооборудования, находящегося под напряжением.

Газовые огнетушители применяются для тушения жидких и твердых веществ, а также электроустановок, находящихся под напряжением.

В производственных помещениях применяются главным образом углекислотные огнетушители, достоинством которых является высокая эффективность тушения пожара, сохранность электронного оборудования, диэлектрические свойства углекислого газа, что позволяет использовать эти огнетушители даже в том случае, когда не удается обесточить электроустановку сразу.

Для обнаружения начальной стадии загорания и оповещения службу пожарной охраны используют системы автоматической пожарной сигнализации (АПС). Кроме того, они могут самостоятельно приводить в действие установки пожаротушения, когда пожар еще не достиг больших размеров. Системы АПС состоят из пожарных извещателей, линий связи и приемных пультов ( станций ).

Эффективность применения систем АПС определяется правильным выбором типа извещателей и мест их установки. При выборе пожарных извещателей необходимо учитывать конкретные условия их эксплуатации: особенности помещения и воздушной среды, наличие пожарных материалов, характер возможного горения, специфику технологического процесса и т.п.

В соответствии с “Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий” залы ЭВМ, помещения для внешних запоминающих устройств, подготовки данных, сервисной аппаратуры, архивов, копировально-множительного оборудования и т.п. необходимо оборудовать дымовыми пожарными извещателями. В этих помещениях в начале пожара при горении различных пластмассовых, изоляционных материалов и бумажных изделий выделяется значительное количество дыма и мало теплоты.

5.8 Обеспечение электробезопасности

Электрический ток представляет собой скрытый тип опасности, т.к. его трудно определить в токо- и нетоковедущих частях оборудования, которые являются хорошими проводниками электричества. Смертельно опасным для жизни человека считают ток, величина которого превышает 0,05А, ток менее 0,05А – безопасен (до 1000 В). С целью предупреждения поражений электрическим током к работе должны допускаться только лица, хорошо изучившие основные правила по технике безопасности.

В соответствии с правилами электробезопасности в служебном помещении должено существляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы.

Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Специфическая опасность электроустановок – токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Исключительно важное значение для предотвращения электротравмотизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок в компьютерных залах, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ.

В зависимости от категории помещения необходимо принять определенные меры, обеспечивающие достаточную электробезопасность при эксплуатации и ремонт электрооборудования.

В помещении с ЭВМ разрядные токи статического электричества чаще всего возникают при прикосновении к любому из элементов ЭВМ. Такие разряды опасности для человека не представляют, но кроме неприятных ощущений они могут привести к выходу из строя ЭВМ. Для снижения величины возникающих зарядов статического электричества в помещениях покрытие технологических полов следует выполнять из однослойного поливинилхлоридного антистатического линолеума. Другим методом защиты является нейтрализация заряда статического электричества ионизированным газом. В промышленности широко применяются радиоактивные нитрализаторы. К общим мерам защиты от статического электричества можно отнести общие и местное увлажнение воздуха.

5.9 Организация режима труда и отдыха при работе с ПЭВМ

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья профессиональных пользователей на протяжении рабочей смены должны устанавливаться регламентированные перерывы.

Для предупреждения преждевременной утомляемости у работающих с ПЭВМ, зрительного дискомфорта и других неблагоприятных субъективных ощущений, несмотря на соблюдение санитарно-гигиенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ВДТ и ПЭВМ, коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ВДТ и ПЭВМ.

В случаях, когда характер работы требует постоянного взаимодействия с ВДТ (набор текстов иди ввод данных и т. п.) и связан с напряжением внимания и сосредоточенности, при исключении возможности периодического переключения на другие виды трудовой деятельности, не связанные с ПЭВМ, рекомендуется организация перерывов на 10-15 минут через каждые 45-60 минут работы. Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии, предотвращения развития позотонического утомления целесообразно выполнять комплексы упражнений. Работающим на ВДТ и ПЭВМ с высоким уровнем напряженности во время регламентированных перерывов и в конце рабочего дня показана психологическая разгрузка в специально оборудованных помещениях (комната психологической разгрузки).

В соответствии с Перечнем вредных и (или) опасных производственных факторов, при выполнении которых проводятся предварительные и периодические медицинские осмотры (обследования), утвержденным приказом Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 16 августа 2004 г. и СанПиН 2.2.2/2.4. 1340-03 “Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы”, обязательные предварительные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры должны проходить лица, работающие с ПЭВМ более 50% рабочего времени (профессионально связанные с эксплуатацией ПЭВМ), которые должны проводиться за счет работодателя. К работе с ПЭВМ (ПК) допускаются лица, не имеющие медицинских противопоказаний.

 

Заключение

Список использованных источников


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55778. Зародження дисидентського руху в Україні та його особливості. Активізація опозиційного руху в 60-80-х роках XX ст. Василь Стус. Сходження на Голгофу слави. Життєвий і творчий шлях 387.5 KB
  Метою розробки є розкриття процесу зародження дисидентського руху з’ясування мети та основних цілей дисидентів ознайомлення студентів із провідними учасниками дисидентського руху визначення...
55779. Розробка «робочих матеріалів» як ефективний засіб навчання учнів при написанні творів за картиною 552 KB
  При складанні робочих матеріалів учитель має нагоду попередити виникнення певних помилок наприклад неправильне використання прийменників порушений граматичний зв’язок слів у словосполученні реченні уникати тавтології русизмів тощо.
55780. Розв’язування комбінаторних задач 532.5 KB
  Мета дидактична (навчальна): формування умінь і навичок розв’язування різних видів комбінаторних задач, застосовування основних теорем комбінаторики – правил суми та добутку, закріплення відомих методів і способів на практиці, вміння застосовувати знання в комплексі;
55781. Таблиці з логічними зв’язками 1.39 MB
  комірка формула книга немає вірної відповіді Що робить Excel якщо в складеній формулі знаходиться помилка повертає 0 як значення комірки виводить повідомлення про тип помилки як значення комірки виправляє помилку у формулі видаляє формулу з помилкою Яке з посилань є абсолютним З22 R1C2 5 5 Впорядкування значень діапазону коміркок у певній послідовності називають. електронні таблиці графіки й діаграми діапазон комірок сортування й фільтрація Яких форматів числових даних не існує числовий грошовий процентний округлений Логічна функція...
55782. Методична розробка з інженерної графіки, збірка завдань та рекомендацій до виконання розрахунково-графічних завдань 4.87 MB
  Мета розробки - надання допомоги студентам в освоєнні теоретичних і практичних знань, графічних умінь і навиків, активізації процесу і пізнавального інтересу. Розвитку просторових уявлень, мислення і творчих здібностей.
55783. Поняття про мультимедійні дані. Формати аудіо- та відеофайлів. Мультимедійні програвачі 85 KB
  Мета: навчитися: додавати до графічних зображень та тексту слайдів анімаційні ефекти, що супроводжуються звуком; вставляти до слайду презентації звукові об’єкти і настроювати їх параметри.
55784. Музично-виконавський розвиток учня-піаніста в процесі роботи над творами малої форми в 4 класі ДМШ 144.5 KB
  Педагог оголошує тему уроку план уроку в який входять такі твори: П. Педагог. Кілька пєс з цих альбомів вже були в твоєму репертуарі Лєра багато ти чула в концертах Дитячої Філармонії школи а також у записах відомих виконавцівпедагогів. Педагог.
55785. Омбудсмени року 384.5 KB
  Ми не просто розпочати нашу програму з визначення права. Справа в тому що так ми наблизились до першого нашого конкурсу яке і має таку назву Знавці права.
55786. Ой, не вітер в полі грає, не орел літає – ото Сірко з товариством по степу гуляє! 61.5 KB
  Мета: увіковічення та вшанування визначного військово-політичного діяча козацького періоду Івана Сірка; популяризація козацьких звичаїв та традицій серед учнівської...